[发明专利]一种冷却高氢燃气轮机燃烧室燃料喷嘴的方法

说明书

技术领域

本发明属于燃气轮机零部件范围，特别涉及一种冷却高氢燃气轮机燃烧室燃料喷嘴的方法，具体说，在燃烧室每个燃料喷嘴和与它反应的空气通道中间设置有氮气喷射微孔或氮气喷射微通道，用来阻止在燃料喷嘴附近发生燃烧。

技术背景

为了适应高效低污染和CO₂减排，整体煤气化联合循环(IGCC)结合CO₂捕集封存是煤炭洁净利用的有效手段。在此前提下，IGCC燃气轮机燃烧室中的燃料是含氢量很高的燃料。而氢气是易燃的燃料，在IGCC燃气轮机燃烧室燃料中，点火延迟随氢气含量的增加而减少，这样氢气含量的增加会使得燃气轮机燃烧室中在燃料喷嘴附近就开始燃烧进，并使得燃烧区缩短，从而会导致喷嘴附近的壁面出现超温。

发明内容

本发明的目的是提出一种冷却高氢燃气轮机燃烧室燃料喷嘴的方法，其特征在于，所述方法是采用氮气冷却的方式冷却高氢燃气轮机燃烧室燃料喷嘴附近的壁面，低流速氮气阻止空气和燃料在喷嘴出口附近混合，防止在高氢燃气轮机燃烧室喷嘴附近的壁面产生高温，从而低温的氮气起到冷却燃料喷嘴附近壁面的作用，具体是在空气气室前端固定氮气气室，燃料通道和燃料喷嘴固定在空气气室和氮气气室中央，燃料喷嘴周围装设氮气微孔或微通道。

所述氮气气室周围装设空气旋流通道。

本发明的有益效果是设计为低流速氮气阻止空气和燃料在喷嘴出口附近混合；低温的氮气起到冷却燃料喷嘴附近壁面的作用，防止在高氢燃气轮机燃烧室喷嘴附近的壁面产生高温，以适应高效低污染和CO₂减排的规定。

附图说明

图1是燃烧室头部冷却燃料喷嘴局部结构平面示意图。

图2是图1所示燃烧室头部冷却燃料喷嘴局部结构剖面示意图。

图中：1是空气旋流通道，2是氮气微孔或微通道，3是燃料喷嘴，4是燃料通道，5是空气气室，6是氮气气室。

具体实施方式

本发明提供一种冷却高氢燃气轮机燃烧室燃料喷嘴的方法，在典型的IGCC系统中一般都配有空气分离系统，空气中的氧气被分离出来用于煤的气化，而大量的高压氮气一般被回注到燃气轮机中去稀释燃料或做功。本发明针对高氢燃气轮机燃烧室，在燃料喷嘴和其周围反应的空气通道中间设置安装氮气微孔或微通道，系统中的一部分氮气从这里进入燃烧室。从氮气微孔或微通道中出来的氮气流速较低，形成发散冷却氮气，流出的氮气对整个燃烧单元的流场影响不大，但起到阻止喷嘴根部燃烧的作用，从而避免了在燃烧室喷嘴附近产生局部高温。

下面结合附图进一步详细描述本发明。

图1是本发明的燃烧室头部冷却燃料喷嘴局部结构平面示意图。在图1、图2中，在空气气室5前端固定氮气气室6，燃料通道4和燃料喷嘴3固定在空气气室5和氮气气室6中央，燃料喷嘴3周围装设氮气微孔或微通道2；氮气气室6周围装设空气旋流通道1。

在图1、图2中描述了由燃料喷嘴3和环绕微孔的空气旋流通道1组成燃烧室头部局部的燃烧单元，在燃料喷嘴3和环绕微孔的空气旋流通道1中间是氮气微孔或微通道2。燃料、空气和氮气在燃烧室头部分别从三个独立的空间进入燃烧室，如图2所示。燃料是从独立的燃料通道4中通过燃料喷嘴3进入燃烧室，空气是从空气气室5中通过空气旋流通道1进入燃烧室，而氮气是从氮气气室6通过氮气微孔或微通道2进入燃烧室。燃料喷嘴3中喷出来的是高速燃料气体，空气旋流通道1中流出的是高速空气，而氮气微孔或微通道2中出来的氮气流速较低。氮气阻止了燃料喷嘴3中喷出的燃料在刚出口处就和空气混合并进而燃烧，从而避免了在燃烧室喷嘴附近产生局部高温。

最后，本发明不限于以上以上列举的具体实施例。显然，本发明还可以有许多变形，在与权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。